DE3720024A1 - Anordnung fuer eine magnetische fluessigkeitsdichtung - Google Patents
Anordnung fuer eine magnetische fluessigkeitsdichtungInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
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Description
Die Anmeldung betrifft eine Anordnung für eine magnetische
Flüssigkeitsdichtung mit einem magnetischen Kreis, in welchem
ein Permanentmagnet zur Erregung dient, insbesondere für
Systeme mit stehender Welle, und mindestens einem aktiven, mit
magnetisch leitfähiger Flüssigkeit gefüllten Polspalt, den das
Erregerfeld senkrecht durchsetzt, der durch eine stehende und
eine um eine Achse rotierende Fläche begrenzt ist.
Der Polspalt ist der sogenannte Arbeitsluftspalt. Eine be
grenzende Fläche rotiert, die andere steht. Im Falle einer
rotierenden Welle ist die rotierende Fläche sehr groß, d. h.
axial lang (Rotationsachse = Wellenachse), und die stehende
Fläche ist axial kurz und relativ klein; im Falle einer stehen
den Welle ist die stehende Fläche groß (weil die stehende
Welle axial baut) und die rotierende Fläche klein (weil sie
axial kurz baut). Die jeweils axial kurz bauende Fläche kann
auch als Polschuh bezeichnet werden.
Die axial länger bauende Fläche kann selbstverständlich auch
eine zylindrische Führungsfläche, z. B. für einen Kugellager
sitz, sein. Der Polschuh ist also z. B. eine relativ dünne
gestanzte, weichmagnetische Scheibe. Der Polschuh kann auch
eine permanentmagnetische, in radialer Richtung magnetisierte,
z. B. gesinterte Scheibe sein. Die räumliche Gestalt des Pol
schuhs muß nicht scheibenförmig sein. Der Polschuh kann also
aus dem Magnetpolring selber bestehen und ist dann ein Material
hoher Remanenz.
Zwischen der rotierenden und stehenden Fläche wird durch das
Feld, das durch diesen Arbeitsluftspalt oder Polspalt oder
eben den Luftspalt zwischen rotierender und stehender Fläche
gebildet wird, durchsetzt und die magnetisch leitende und elek
trisch schwach leitende Flüssigkeit eingebracht. Durch die
Feldkräfte in diesem Arbeitsluftspalt oder Polspalt wird diese
Flüssigkeit dort gehalten, auch wenn beiderseits desselben er
heblicher Druckunterschied besteht.
Bekannte Anordnungen der eingangs genannten Art bestehen oft
aus ein oder zwei ebenen Scheiben und einem zwischen diesen
liegenden axial magnetisierten Permanentmagnet. Die beiden
Scheiben bestehen aus magnetisierbarem Material und bilden je
einen Polschuh für je einen Luftspalt. Mindestens der Spalt
zwischen einem Polschuh und einer Welle wird mit einer magne
tisch leitenden Flüssigkeit gefüllt und dichtet somit einen
über der Dichtung liegenden Raum von einem unter der Dichtung
leigenden Raum ab (Fig. 1).
Üblicherweise ist eine solche magnetische Dichtung in einem Mo
tor so eingebaut, daß die drehende Welle den magnetischen Rück
schluß über die beiden Polschuhe bildet und diese somit nicht
rotieren.
Es gibt aber auch Systeme, wo es vorteilhaft ist, die Welle
stillstehen zu lassen. In diesem Falle muß die Dichtung, d. h.
müssen die Polschuhe, rotieren (Fig. 2).
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Anordnungen der
oben genannten Dichtungen zu vereinfachen.
Die Lösung ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angege
ben.
Die erfindungsgemäße Dichtung ist im Gegensatz zu den bekannten
Anordnungen dieser Art einteilig ausgebildet, ist dadurch in
der Bauhöhe kompakter und billiger zu fertigen. Durch die axial
verkürzte Fläche des Polschuhs im Bereich des magnetisch wirk
samen Luftspalts wird die Flüssigkeitsreibung verringert und zu
dem magnetisch leitende Flüssigkeit (Dichtflüssigkeit) einge
spart.
Die einteilige Ausführung erspart zusätzliche Nacharbeit gegen
über den bekannten Dichtungen, deren Bauteile noch zueinander
fixiert werden müssen.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin
dung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen, sowie aus den ab
hängigen Patentansprüchen.
Es zeigen:
Fig. 1: einen Schnitt durch eine bekannte Anordnung einer
Dichtung mit "rotierender" Welle,
Fig. 2: einen Schnitt durch eine bekannte Anordnung einer
Dichtung mit stehender Welle,
Fig. 3: einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Anordnung einer Dichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 4: einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung,
Fig. 5: einen Schnitt durch den Polring gemäß Fig. 3,
Fig. 6: einen Schnitt durch den Polring gemäß Fig. 4.
Gleiche oder gleichwirkende Teile werden in nachfolgenden Figu
ren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nur einmal
beschrieben. Die Ausdrücke oben, unten beziehen sich auf die
Darstellung in der jeweiligen Figur.
Fig. 1 zeigt eine Welle 1 (beispielsweise eines Elektromotors),
die in einem Lager 2 läuft. Das Lager 2 (Wälzlager oder Gleitla
ger) ist in einem Lagertragteil 3 befestigt. Oberhalb des
Lagers 2 ist eine Dichtung 4 im Lagertragteil so eingebaut,
daß der über dieser liegende von dem unter dieser liegenden
Raum abgedichtet wird. Die Dichtung 4 besteht aus einem Perma
nentmagnetring 5, beidseitigen Polschuhen 6 und einer Flüssig
keit mit magnetischer Leifähigkeit, die im Polspalt 7 zwischen
den Polschuhen 6 und der Welle 1 eingebracht ist.
In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem
die Welle 1 feststeht und das Lagertragteil 3 mitsamt der
Dichtung 4 rotiert. Die übrigen Teile sind bereits in Fig. 1
beschrieben.
Der im Oberbegriff verwendete Ausdruck "stehende Welle" bedeutet,
daß dasselbe Teil als Welle (rotierend) als auch als Achse
(feststehend) verwendet werden kann und "... die um eine Achse
rotierende Fläche ..." bedeutet hier die geometrische Achse.
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit der
Welle 1, auf der eine Dichtung 20 angebracht ist. Die Dichtung
20 besteht aus nur einem Teil, das als Polring 25 ausgebildet
ist. Die radiale Abmessung des Dichtspaltes beträgt etwa 0,1 mm.
Die Dichtflüssigkeit ist elektrisch und magnetisch leitend.
Der Polring 25 besteht vorzugsweise aus einem metallischen
Magnetmaterial hoher Remanenz, wodurch im eingebauten, gefüll
ten Zustand eine bedingt druckfeste Dichtung und elektrisch
schwach leitende Verbindung zwischen Welle und Rotor entsteht.
Die Übergangswiderstände in der Größenordnung von 10 kΩ bis
1 MΩ (je nach Bauform, Füllgrad, Materialeigenschaft der lei
tenden Dichtflüssigkeit) reichen aus, um statische Aufladungen,
wie sie z. B. in Plattenantrieben durch Luftreibung entstehen,
sicher abzuleiten. Der Polring 25 kann auch aus einem soge
nannten Kunststoffmagnetmaterial bestehen. Insbesondere sind
dazu kunststoffgebundene SmCo-Magnete oder andere mit hoher
Remanenz gut geeignet. Zur Erzielung der elektrischen Ablei
tung muß der Polring 25 einseitig metallisch bedampft werden
mit einer Schichtdicke von etwa 0,5 bis 1 µm Kupfer oder
Nickel.
Der Polschuh bzw. Polring kann auch als abgestufter Ring 35 aus
gebildet sein (Fig. 4). Die Magnetisierung kann (wie auch beim
Ausführungsbeispiel in Fig. 3) in radialer oder axialer Rich
tung erfolgen.
In Fig. 5 und 6 sind die Polringe 25, 35 als Einzelteile noch
mals dargestellt, und zwar in beiden Magnetisierungsrichtungen.
Der Polring 25 ist in radialer und der Polring 35 in axialer
Richtung magnetisiert, welches durch die Eintragung der Magnet
pole N/S verdeutlicht wird.
Die axiale Magnetisierung hat den zusätzlichen Vorteil, daß
kein Rückschluß über Motor- bzw. Lagerteile erfolgt und daß
zwei benachbarte Magnetpole, axial im Luftspalt angeordnet,
auch bei magnetisch schächerem Material hohe Feldstärken im
Luftspalt (Polspalt 7) erzeugen können.
In den Fig. 3 und 4 sind nur Ausführungsbeispiele mit rotie
render Welle dargestellt. Diese Ausführungen sind selbstver
ständlich auch entsprechend umkehrbar (d. h. mit stehender
Welle).
Claims (10)
1. Anordnung für eine magnetische Flüssigkeitsdichtung mit ei
nem magnetischen Kreis, in welchem ein Permanentmagnet zur
Erregung dient, insbesondere für Systeme mit stehender
Welle, und mit mindestens einem aktiven, mit magnetisch
leitfähiger Flüssigkeit gefüllten Polspalt, den das Erreger
feld senkrecht durchsetzt, der durch eine stehende und eine
um eine Achse rotierende Fläche begrenzt ist, dadurch ge
kennzeichnet, daß die eine (stehende oder ro
tierende) gegenüber der anderen axial kurzen Fläche sich in
Richtung des magnetischen Kreises (Flusses) als Querschnitt
erweitert.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die axial kurze, sich erweiternde Querschnitts
fläche die eines zur Erzeugung des Flusses oder Feldes
dienenden Permanentmagneten oder die eines weichmagnetischen
Polschuhs (25, 35) ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Permanentmagnet ein in radialer Richtung
magnetisierter Polring (25, 35) ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3 oder Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Polring (25, 35) nach An
spruch 3 oder der Polschuh nach Anspruch 2 die axial kurze
Fläche radial außen hat.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche (insbe
sondere Anspruch 4), dadurch gekennzeichnet,
daß die axial kurze Fläche nicht rotiert und ihr Körper
auf einer stehenden Welle (1) aufsitzt, vorzugsweise axial
unmittelbar neben einem den magnetischen Kreis mitbildenden
Kugellager (2), wobei vorzugsweise die rotierende Fläche
axial mindestens etwa so lang ist wie die axial maximale
Breite des Körpers.
6. Anordnung nach Anspruch 3 oder Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Polring (25, 35) nach An
spruch 3 oder der Polschuh nach Anspruch 2 die axial kurze
Fläche radial innen hat.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche (insbe
sondere Anspruch 4, Anspruch 6), dadurch gekenn
zeichnet, daß die axial kurze Fläche nicht rotiert
und ihr Körper in eine Lagerbohrung eines Lagertragteiles
(3) eingepaßt ist.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche (insbe
sondere Anspruch 4), dadurch gekennzeichnet,
daß die axial kurze Fläche rotiert und ihr Körper auf einer
stehenden Welle (1) aufsitzt, vorzugsweise axial unmittel
bar neben einem den magnetischen Kreis mitbildenden Radial
kugellager (2), wobei vorzugsweise die rotierende Fläche
axial mindestens etwa so lang ist wie die axial maximale
Breite des Körpers.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der permanentmagnetische
Polschuh als abgestufter Ring (35) ausgebildet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß der abgestufte Ring (35) im Bereich des magne
tisch wirksamen Polspalts (7) axial magnetisiert ist.
Applications Claiming Priority (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: PAPST LICENSING GMBH, 78549 SPAICHINGEN, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
8131 | Rejection |